JP2017014903A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンク内の蒸発燃料を直接エンジンに吸い込ませて燃焼させ処理する蒸発燃料処理装置であって、混合気の空燃比変動を抑制しつつ、より早期に燃料タンクの内圧を下げることが可能な蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】蒸発燃料処理装置１は、燃料タンク８０内の上部空間とエンジン１０のインテークマニホールド１１とを連通するパージ配管７２と、パージ配管７２に介装され、該パージ配管７２を開閉する電磁弁７４と、エンジン１０から排出される排気ガス中の酸素濃度に応じて、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１９Ａと、エンジン１０の運転状態に基づいて電磁弁７４の開閉制御を行うＥＣＵ５０（ダイレクトパージ制御部５１）とを備える。ＥＣＵ５０は、電磁弁７４を開弁する際に、空燃比の変動値に基づいて、電磁弁７４の開弁周期、開弁時間、及び開弁量のうち、少なくともいずれか１つを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をエンジンの吸気系に吸引させて燃焼させ処理する蒸発燃料処理装置に関する。

従来から、燃料タンク内で発生した蒸発燃料の環境（大気）への放出を防止するために、蒸発燃料を一時的にキャニスタ内の吸着剤に吸着させ、吸着させた蒸発燃料を所定の運転条件下でエンジンの吸気系に吸引させて燃焼させ処理する蒸発燃料処理装置（エバポパージシステム）が広く用いられている。

ところで、近年、エンジンと電動モータとを駆動力源として備え、燃料消費率（燃費）の向上を図ったＨＥＶ（ハイブリッド車）が広く普及するとともに、ＨＥＶに対して、搭載する蓄電池の量を増やすとともに、該蓄電池に対する外部からの充電を可能とし、ＥＶ走行レンジを伸ばすことにより、更なる燃費向上を実現したＰＨＥＶ（プラグイン・ハイブリッド車）が実用化されている。

このようなＨＥＶやＰＨＥＶ（特にＰＨＥＶ）では、エンジンが停止される時間が長くなるため、キャニスタに吸着させた蒸発燃料をパージできる頻度が減少する。そのため、キャニスタに吸着できなくなった蒸発燃料を環境に放出しなければならなくなったり、或いはキャニスタの大型化が必要になる可能性がある。そこで、蒸発燃料を、キャニスタに吸着させるのではなく、密閉式の燃料タンク内に閉じ込めておき、所定の運転条件下でエンジンの吸気系に直接吸引させて燃焼させ処理する所謂ダイレクトパージシステムが提案されている。ただし、密閉式の燃料タンク内に蒸発燃料が溜まることにより該燃料タンク内の圧力が高くなった状態が長時間続くことは、例えば、燃料タンクの耐久性上も好ましくない。

ここで、特許文献１には、燃料タンク内の圧力を低下させることができる蒸発燃料処理装置が開示されている。より具体的には、特許文献１の蒸発燃料処理装置では、キャニスタからエンジンの吸気管内に蒸発燃料を吸入させるパージ動作が実行されていること、および燃料タンク内の圧力が比較的高い状態であることを条件として、燃料タンク内とキャニスタとの間の連通路を封鎖する封鎖弁を開く。その際に、この蒸発燃料処理装置では、燃料タンク内の圧力が高い状態では、燃料タンク内の圧力が低い状態に比べて、封鎖弁の開時間を短くするように、封鎖弁の開閉時間を制御する。

特開２０１４−１９０２４１号公報

ところで、上述したように、長時間、燃料タンク内の圧力が高い状態のまま保持されることは、燃料タンクの耐久性上も好ましくないため、できるだけ早期に燃料タンク内の圧力を下げたいという要望がある。しかしながら、従来の蒸発燃料処理装置では、早期に燃料タンク内の圧力を下げるために、エンジンに吸引させる蒸発燃料を増やそうとすると、エンジンで燃焼する混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が変動して、エミッションの悪化につながるおそれがあった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、燃料タンク内の蒸発燃料を直接エンジンに吸い込ませて燃焼させ処理する蒸発燃料処理装置であって、混合気の空燃比変動を抑制しつつ、より早期に燃料タンク内の圧力を下げることが可能な蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る蒸発燃料処理装置は、エンジンに供給される燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンク内の上部空間とエンジンの吸気系とを連通するパージ配管と、パージ配管に介装され、該パージ配管を開閉する電磁弁と、エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度に応じて、エンジンで燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、エンジンの運転状態に基づいて、電磁弁の開閉制御を行う制御手段とを備え、制御手段が、電磁弁を開弁する際に、空燃比検出手段により検出された空燃比の変動値に基づいて、電磁弁の開弁周期、開弁時間、及び開弁量のうち、少なくともいずれか１つを制御することを特徴とする。

本発明に係る蒸発燃料処理装置によれば、エンジンの運転状態に基づいて（電磁弁の開弁条件が成立し）、電磁弁が開弁される際に、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値に基づいて、電磁弁の開弁周期、開弁時間、及び開弁量のうち、少なくともいずれか１つが制御される。そのため、空燃比の変動を抑えることができる運転状態では、積極的に電磁弁を開くことができ、かつ、その際に、空燃比の変動が大きくならないように、パージ配管を通してエンジンに吸い込ませる蒸発燃料の量を調節することができる。その結果、混合気の空燃比変動を抑制しつつ、より早期に燃料タンク内の圧力を下げることが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理装置では、制御手段が、空燃比の変動値が所定値以上の場合に、電磁弁の開弁を禁止することが好ましい。

この場合、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値が所定値以上の場合に電磁弁の開弁が禁止されるため、空燃比の変動が増大することを抑制することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理装置では、制御手段が、空燃比の変動値が所定値未満の場合には、空燃比の変動値が所定値以上の場合よりも、電磁弁の開弁周期を短くすることが好ましい。

この場合、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値が所定値未満の場合には、空燃比の変動値が所定値以上の場合よりも、電磁弁の開弁周期が短くされるため、空燃比の変動を大きくすることなく、早期に燃料タンク内の圧力を下げることが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理装置では、燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧検出手段を備え、制御手段が、タンク内圧検出手段により検出された燃料タンク内の圧力、及びパージ配管を流れる蒸発燃料の流量に基づいて、電磁弁の開弁時間を設定することが好ましい。

この場合、燃料タンク内の圧力、及びパージ配管を流れる（エンジンに吸い込まれる）蒸発燃料の流量（パージ流量）に基づいて、電磁弁の開弁時間が設定されるため、エンジンに吸い込ませる蒸発燃料の量を適切に調節することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理装置は、パージ配管の電磁弁の下流側に介装され、蒸発燃料を吸着可能なキャニスタと、パージ配管のキャニスタの下流側に介装され、該パージ配管を開閉するパージソレノイドバルブとを備え、制御手段が、パージソレノイドバルブが閉弁されているきには、電磁弁の開弁を禁止することが好ましい。

この場合、パージソレノイドバルブが閉弁されているとき（すなわち、キャニスタからエンジンの吸気管内に蒸発燃料を吸い込ませる通常のパージ動作が実行されていないとき）に、電磁弁の開弁が禁止されるため、燃料タンク内に閉じ込められている蒸発燃料がキャニスタに吸着されることが防止される。よって、キャニスタに吸着できなくなった蒸発燃料を環境に放出しなければならなくなったり、或いはキャニスタの大型化が必要になったりすることを防止することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理装置では、制御手段が、燃料タンク内の圧力が所定圧未満の場合に、電磁弁の開弁を禁止することが好ましい。

この場合、燃料タンク内の圧力（内圧）が所定圧未満（例えば負圧）の場合に、電磁弁の開弁が禁止されるため、パージの要否を判断するとともに、蒸発燃料の逆流を防止することが可能となる。

また、その際に、本発明に係る蒸発燃料処理装置では、制御手段が、燃料タンク内の圧力の変動値が所定値以上の場合に、電磁弁の開弁を禁止することが好ましい。

この場合、燃料タンク内の圧力（内圧）の変動値が所定値以上の場合に、電磁弁の開弁が禁止されるため、パージの要否をより適切に判断するとともに、蒸発燃料の逆流をより確実に防止することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内の蒸発燃料の濃度を取得する濃度取得手段をさらに備え、制御手段が、濃度取得手段により取得された蒸発燃料の濃度を考慮して、電磁弁の開弁周期、開弁時間、及び開弁量のうち、少なくともいずれか１つを調節することが好ましい。

この場合、蒸発燃料の濃度がさらに考慮されて、電磁弁の開弁周期、開弁時間、及び開弁量のうち、少なくともいずれか１つが調節されるため、より適切に空燃比の変動を抑制しつつ、早期に燃料タンク内の圧力を下げることが可能となる。

本発明によれば、燃料タンク内の蒸発燃料を直接エンジンに吸い込ませて燃焼させ処理する蒸発燃料処理装置において、混合気の空燃比変動を抑制しつつ、より早期に燃料タンク内の圧力を下げることが可能となる。

実施形態に係る蒸発燃料処理装置、及び該蒸発燃料処理装置が適用されたエンジンの構成を示す図である。 開弁時間マップの例を示す図である。 実施形態に係る蒸発燃料処理装置による蒸発燃料処理（ダイレクトパージ制御）の処理手順を示すフローチャートである。 蒸発燃料処理（ダイレクトパージ制御）実行時の、タンク内圧、タンク内圧変動率、電磁弁開フラグ、及び空燃比（Ａ／Ｆ）の変化の一例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る蒸発燃料処理装置１構成について説明する。図１は、蒸発燃料処理装置１、及び該蒸発燃料処理装置１が適用されたエンジン１０の構成を示す図である。

エンジン１０は、例えば水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。また、エンジン１０は、シリンダ内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射式のエンジンである。エンジン１０では、エアクリーナ１６から吸入された空気が、吸気管１５に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）１３により絞られ、インテークマニホールド１１を通り、エンジン１０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナ１６から吸入された空気の量（エンジン１０に吸入される空気量）は、エアクリーナ１６とスロットルバルブ１３との間に配置されたエアフローメータ１４により検出される。また、インテークマニホールド１１を構成するコレクター部（サージタンク）の内部には、インテークマニホールド１１内の圧力（吸気マニホールド圧力）を検出するバキュームセンサ３０が配設されている。さらに、スロットルバルブ１３には、該スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ３１が配設されている。

シリンダヘッドには、気筒毎に吸気ポート２２と排気ポート２３とが形成されている（図１では片バンクのみ示した）。各吸気ポート２２、排気ポート２３それぞれには、該吸気ポート２２、排気ポート２３を開閉する吸気バルブ２４、排気バルブ２５が設けられている。吸気バルブ２４を駆動する吸気カム軸２８と吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カム軸２８とを相対回動してクランク軸１０ａに対する吸気カム軸２８の回転位相（変位角）を連続的に変更して、吸気バルブ２４のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２６が配設されている。この可変バルブタイミング機構２６により吸気バルブ２４の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

同様に、排気カム軸２９と排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カム軸２９とを相対回動してクランク軸１０ａに対する排気カム軸２９の回転位相（変位角）を連続的に変更して、排気バルブ２５のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２７が配設されている。この可変バルブタイミング機構２７により排気バルブ２５の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

エンジン１０の各気筒には、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１２が取り付けられている。インジェクタ１２は、高圧燃料ポンプ６０により加圧された燃料を各気筒の燃焼室内へ直接噴射する。

インジェクタ１２は、デリバリーパイプ（コモンレール）６１に接続されている。デリバリーパイプ６１は、高圧燃料ポンプ６０から燃料配管６２を通じて圧送されてきた燃料を各インジェクタ１２に分配するものである。高圧燃料ポンプ６０は、燃料タンク８０からフィードポンプ（低圧燃料ポンプ）６４により吸い上げられた燃料を、運転状態に応じて高圧（例えば、８〜１３ＭＰａ）に昇圧してデリバリーパイプ６１へ供給する。なお、本実施形態では、高圧燃料ポンプ６０として、エンジン１０のカム軸２８によって駆動される形式のものを用いた。

各気筒のシリンダヘッドには、混合気に点火する点火プラグ１７、及び該点火プラグ１７に高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイル２１が取り付けられている。エンジン１０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタ１２によって噴射された燃料との混合気が点火プラグ１７により点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管１８を通して排出される。

排気管１８には、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する空燃比センサ１９Ａ（特許請求の範囲に記載の空燃比検出手段に相当）が取り付けられている。空燃比センサ１９Ａとしては、排気空燃比をリニアに検出することのできるリニア空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）が用いられる。なお、空燃比センサ１９Ａとして、排気空燃比をオン−オフ的に検出するＯ_２センサを用いてもよい。

また、空燃比センサ１９Ａの下流には排気浄化触媒（ＣＡＴ）２０が配設されている。排気浄化触媒２０は三元触媒であり、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行い、排気ガス中の有害ガス成分を無害な二酸化炭素（ＣＯ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）及び窒素（Ｎ_２）に清浄化するものである。排気浄化触媒２０の下流には、排気空燃比をオン−オフ的に検出するリヤ（ＣＡＴ後）Ｏ_２センサ１９Ｂが設けられている。

エンジン１０（インジェクタ１２）に供給される燃料が貯留される燃料タンク８０は、密閉式の燃料タンクであり、燃料タンク８０内で発生した蒸発燃料を一時的に閉じ込めることができるように耐圧性を有している。燃料タンク８０の上部空間には、該上部空間とエンジン１０のインテークマニホールド１１（特許請求の範囲に記載の吸気系に相当）とを連通し、燃料タンク８０内に一時的に閉じ込めた蒸発燃料をエンジン１０のインテークマニホールド１１に送るパージ配管７２が設けられている。

パージ配管７２は、燃料タンク８０とキャニスタ７０（詳細は後述する）とを連通する第１パージ配管７２ａと、キャニスタ７０とインテークマニホールド１１とを連通する第２パージ配管７２ｂとから構成されている。

第１パージ配管７２ａには、該第１パージ配管７２ａを開閉する電磁弁７４（特許請求の範囲に記載の電磁弁に相当）が介装されている。電磁弁７４は、通電時にのみ開弁されるノーマリクローズ型の電磁弁であり、イグニッションオフ（ＩＧ ＯＦＦ）時には閉弁される。なお、電磁弁７４の開閉制御は、後述するエンジン制御装置（以下「ＥＣＵ」という）５０によって行われる。

また、第１パージ配管７２ａには、電磁弁７４をバイパスするように、該電磁弁７４と並列にメカニカルリリーフバルブ７５が介装されている。メカニカルリリーフバルブ７５は、スプリング式のメカニカル弁であり、燃料タンク８０内の圧力（内圧）が所定の設定圧以上になった場合に開いて高圧の蒸発燃料をキャニスタ７０に逃がす。

キャニスタ７０は、内部に活性炭等の吸着剤を有しており、例えば給油時等に、燃料タンク８０内の蒸発燃料を一時的に吸着する。キャニスタ７０には外気を導入するための大気ポート７１が設けられている。また、キャニスタ７０の上層の空間部は、インテークマニホールド１１に、第２パージ配管７２ｂを通して連通されている。この第２パージ配管７２ｂには（すなわちキャニスタ７０の下流側には）、ＥＣＵ５０によって開度が調節される可変流量電磁弁（以下「パージソレノイドバルブ」ともいう）７３が介装されている。

パージソレノイドバルブ７３が開弁されてインテークマニホールド１１における負圧がキャニスタ７０の第２パージ配管７２ｂに作用すると、キャニスタ７０内に大気ポート７１から空気が導入され、キャニスタ７０内の活性炭等に吸着されている蒸発燃料が脱離される。脱離された蒸発燃料は、大気ポート７１から導入された空気と共に第２パージ配管７２ｂを通じてエンジン１０のインテークマニホールド１１に吸入される。そして、インテークマニホールド１１に吸入された蒸発燃料は、エンジン１０のシリンダ内で燃焼されて処理される。

上述したように、パージソレノイドバルブ７３と電磁弁７４の開閉はＥＣＵ５０によって制御される。詳細は後述するが、ＥＣＵ５０は、ダイレクトパージ機能を有しており、パージソレノイドバルブ７３と電磁弁７４とを協調させて制御（例えば、パージソレノイドバルブ７３を開いているときに電磁弁７４を開弁）することにより、密閉式燃料タンク８０内の蒸発燃料を、キャニスタ７０に吸着させることなく、直接、エンジン１０に吸い込ませて燃焼させ処理する。

ただし、給油時に燃料タンク８０の内圧が高いと高圧の蒸発燃料が給油口（フューエルリッド）から噴出すおそれがあるため、給油口が開かれたことを検知したときには、ＥＣＵ５０は、電磁弁７４を開弁して、燃料タンク８０内の蒸発燃料をキャニスタ７０に排出する。そのため、給油口には、該給油口の開閉を検知するヒューエルリッドセンサ（図示省略）が取り付けられている。また、給油口には、該給油口をロックするヒューエルリッドロックソレノイドも取り付けられている。

さらに、燃料タンク８０の上部空間には、燃料タンク８０内の蒸発燃料の濃度を検出するＨＣセンサ８１が取り付けられている。ＨＣセンサ８１は、特許請求の範囲に記載の濃度取得手段として機能する。ＨＣセンサ８１としては、例えば、接触燃焼式のものや、検出ガス中の音速変化を利用したものなどを使用することができる。ＨＣセンサ８１はＥＣＵ５０に接続されており、ＨＣセンサ８１の検出信号は、該ＥＣＵ５０に出力される。

また、燃料タンク８０には、該燃料タンク８０内の圧力（内圧）を検出するタンク内圧センサ８２が取り付けられている。タンク内圧センサ８２は、特許請求の範囲に記載のタンク内圧検出手段として機能する。タンク内圧センサ８２もＥＣＵ５０に接続されており、タンク内圧センサ８２の検出信号はＥＣＵ５０に出力される。

上述したエアフローメータ１４、ＬＡＦセンサ１９Ａ、Ｏ_２センサ１９Ｂ、バキュームセンサ３０、スロットル開度センサ３１、ＨＣセンサ８１、タンク内圧センサ８２に加え、エンジン１０のカムシャフト近傍には、エンジン１０の気筒判別を行うためのカム角センサ３２が取り付けられている。また、エンジン１０のクランクシャフト１０ａ近傍には、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出するクランク角センサ３３が取り付けられている。ここで、クランクシャフト１０ａの端部には、例えば、２歯欠歯した３４歯の突起が１０°間隔で形成されたタイミングロータ３３ａが取り付けられており、クランク角センサ３３は、タイミングロータ３３ａの突起の有無を検出することにより、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出する。カム角センサ３２及びクランク角センサ３３としては、例えば電磁ピックアップ式のものなどが用いられる。

これらのセンサは、ＥＣＵ５０に接続されている。さらに、ＥＣＵ５０には、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ３４、潤滑油の温度を検出する油温センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度（操作量）を検出するアクセル開度センサ３６、及び吸入空気温度を検出する吸気温センサ３７等の各種センサも接続されている。

ＥＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。また、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２を駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブ１３（電動モータ１３ａ）を駆動するモータドライバ等を備えている。さらに、ＥＣＵ５０は、パージソレノイドバルブ７３や電磁弁７４を駆動するドライバ等も備えている。

ＥＣＵ５０では、カム角センサ３２の出力から気筒が判別され、クランク角センサ３３の出力からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ５０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、吸気管負圧、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、吸入空気温度、蒸発燃料濃度、燃料タンク内圧、及びエンジン１０の水温や油温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ５０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、及び、スロットルバルブ１３や、パージソレノイドバルブ７３、電磁弁７４等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を総合的に制御する。

特に、ＥＣＵ５０は、密閉式燃料タンク８０内の蒸発燃料を、キャニスタ７０に吸着させることなく、直接、エンジン１０に吸い込ませて燃焼させるダイレクトパージを実行する際に、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）変動を抑制しつつ、より早期に燃料タンクの内圧を下げる機能を有している。そのため、ＥＣＵ５０は、ダイレクトパージ制御部５１を機能的に備えている。ＥＣＵ５０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、ダイレクトパージ制御部５１の機能が実現される。

ダイレクトパージ制御部５１は、エンジン１０の運転状態に基づいて、電磁弁７４の開閉制御を行う。すなわち、ダイレクトパージ制御部５１は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。より具体的には、ダイレクトパージ制御部５１は、例えば、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値が所定値未満であり（空燃比が安定しており）、パージソレノイドバルブ７３が開弁されており（キャニスタ７０からエンジン１０に蒸発燃料を吸引させる通常のパージ動作が実行中であり）、燃料タンク８０内の圧力が所定圧以上（例えば正圧）であり、かつ、燃料タンク８０内の圧力の変動値が所定値未満の場合に、電磁弁７４を開弁する（すなわち、ダイレクトパージを実行する）。

よって、ダイレクトパージ制御部５１は、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値が所定値以上のとき、パージソレノイドバルブ７３が閉弁されているとき（通常のパージ動作が実行されていないとき）、燃料タンク８０内の圧力が所定圧未満（例えば負圧）のとき、又は、燃料タンク８０内の圧力の変動値が所定値以上のときには、電磁弁７４の開弁を禁止する。なお、通常のパージ動作とは、例えば、故障診断（ＯＢＤ）等でテスト的にパージソレノイドバルブ７３を駆動する場合を除くものである。

ダイレクトパージ制御部５１は、ダイレクトパージを実行する際、すなわち、電磁弁７４を開弁する際に、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値に基づいて、電磁弁７４の開弁周期を制御する。

より具体的には、ダイレクトパージ制御部５１は、空燃比の変動値が所定値未満の場合には、空燃比の変動値が所定値以上の場合よりも、電磁弁７４の開弁周期を短くする。なお、ダイレクトパージ制御部５１では、開弁周期に代えて、又は加えて、開弁時間、開弁量（開度）を制御してもよい。

また、ダイレクトパージ制御部５１は、例えば、燃料タンク８０内の圧力、及びパージ配管７２を流れる（エンジン１０に吸い込まれる）蒸発燃料の流量（パージ流量）に基づいて、電磁弁７４の開弁時間を設定する。なお、パージ流量は、例えば、パージ配管７２の配管径、及び燃料タンク内圧と吸気マニホールド圧などに基づいて算出することができる。

ここで、電磁弁７４の開弁時間の設定の仕方について説明する。例えば、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、パージ流量（ｇ／ｓ）と燃料タンク内圧（ｋＰａ）と開弁時間（ｍｓ）との関係を定めたマップ（開弁時間マップ）が記憶されており、燃料タンク内圧とパージ流量とに基づいて、この開弁時間マップが検索されることにより電磁弁７４の開弁時間が求められる。

ここで、開弁時間マップの例を図２に示す。図２において、横軸はパージ流量（ｇ／ｓ）であり、縦軸は燃料タンク内圧（ｋＰａ）である。開弁時間マップでは、パージ流量と燃料タンク内圧との組み合わせ（格子点）毎に開弁時間（ｍｓ）が与えられている。開弁時間マップでは、パージ流量が多くなるほど開弁時間が長くなるように設定されている。また、燃料タンク内圧が高くなるほど開弁時間が短くなうように設定されている。

なお、ダイレクトパージ制御部５１では、蒸発燃料の濃度を考慮して、電磁弁７４の開弁周期や開弁時間を調節することが好ましい。その場合に、ダイレクトパージ制御部５１は、蒸発燃料の濃度に応じて、上述した空燃比（Ａ／Ｆ）の変動を判定する閾値（上記所定値）を補正してもよいし、電磁弁７４の開弁時間（マップ値）を補正してもよい。

より具体的には、ダイレクトパージ制御部５１は、蒸発燃料の濃度が高くなるほど、空燃比の変動を判定する閾値（上記所定値）を上げてもよいし、電磁弁７４の開弁時間を短くしてもよい。なお、ダイレクトパージ制御部５１では、開弁周期や開弁時間に代えて、又は加えて、開弁量（開度）を調節してもよい。なお、この場合には、ダイレクトパージ制御部５１は、蒸発燃料の濃度が高くなるほど、開弁量（開度）が小さくなるように、開弁量（開度）を調節する。

次に、図３及び図４を併せて参照しつつ、蒸発燃料処理装置１の動作について説明する。ここで、図３は、蒸発燃料処理装置１による蒸発燃料処理（ダイレクトパージ制御）の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ５０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。また、図４は、蒸発燃料処理（ダイレクトパージ制御）実行時の、燃料タンク内圧、タンク内圧変動率、電磁弁開フラグ、及び空燃比（Ａ／Ｆ）の変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図４の横軸は時刻であり、縦軸は、上段から順に、燃料タンク内圧（ｋＰａ）、タンク内圧変動率（％）、電磁弁開フラグ（ＯＮ／ＯＦＦ）、及び空燃比（Ａ／Ｆ）である。

まず、ステップＳ１００では、パージソレノイドバルブ７３が開弁されているか否か、すなわち、通常のパージ制御が実行中であるか否かについての判断が行われる。ここで、パージソレノイドバルブ７３が閉弁されている場合（通常のパージ制御が実行中でない場合）には、本処理から一旦抜ける。一方、パージソレノイドバルブ７３が開弁されているとき（通常のパージ制御が実行中であるとき）には、ステップＳ１０２に処理が移行する。

ステップＳ１０２では、燃料タンク内圧（なまし値）が所定値以上（例えば正圧）であるか否かについての判断が行われる。なお、燃料タンク内圧なまし値ｐｆｔｓｍ（ｋＰａ）は次式（１）により求めることができる。
ｐｆｔｓｍ＝ｐｆｔｓｍ_ｎ−１＋（ｆｔｐｓ−ｐｆｔｓｍ_ｎ−１）×ｋＳＭＰＦＴ ・・・（１）
ただし、ｆｔｐｓは燃料タンク内圧（センサ値）、ｋＳＭＰＦＴはなまし係数（≦１）である。
ここで、燃料タンク内圧が所定値未満の場合には、本処理から一旦抜ける。一方、燃料タンク内圧が所定値以上のときには、ステップＳ１０４に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、燃料タンク内圧の変動値が所定値以内であるか否かについての判断が行われる。なお、燃料タンク内圧変動値ｄｐｆｔｓｍ（ｋＰａ）は次式（２）により求めることができる。
ｄｐｆｔｓｍ＝ａｂｓ（ｆｔｐｓ−ｐｆｔｓｍ）×ｋＤＰＦＴＳＭ ・・・（２）
ただし、ｋＤＰＦＴＳＭは、なまし係数（≦１）である。
ここで、燃料タンク内圧の変動値が所定値よりも大きい場合には、本処理から一旦抜ける。一方、燃料タンク内圧の変動値が所定値以内であるときには、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１０６では、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値が所定値以内であるか否かについての判断が行われる。なお、Ａ／Ｆ変動値（Ａ／Ｆフィードバック変動値）ｒｔａｕｓｍ１は次式（３）により求めることができる。
ｒｔａｕｓｍ１＊＝ｒｔａｕｓｍ１＊_ｎ−１＋（ｒｔａｕ＊ｎ−ｒｔａｕｓｍ１＊ｎ−１）×ｋＮＲＴＡＵ１ ・・・（３）
ただし、ｒｔａｕ＊ｎは空燃比（今回値）、ｋＮＲＴＡＵ１は、なまし係数（≦１）である。
ここで、空燃比の変動値が所定値よりも大きい場合には、本処理から一旦抜ける。一方、空燃比の変動値が所定値以内であるときには、ステップＳ１０８に処理が移行する。

ステップＳ１０８では、パージ流量（ｇ／ｓ）と燃料タンク内圧なまし値（ｋＰａ）とに基づいて、電磁弁７４の開弁時間Ｔｏ（ｍｓ）が設定される。なお、電磁弁７４の開弁時間Ｔｏの設定方法については、上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

次に、ステップＳ１１０では、電磁弁７４が開弁され、燃料タンク８０の圧力が抜かれる（図４の時刻ｔ１，ｔ３参照）。また、ステップＳ１１０では、開弁時間を計時する開弁カウンタのカウントアップが開始される。

続いて、ステップＳ１１２では、開弁カウンタの値に基づいて、電磁弁７４の開弁時間Ｔｏが経過したか否かについての判断が行われる。ここで、開弁時間Ｔｏが経過していない場合には、開弁時間Ｔｏが経過するまで、本処理が繰り返して実行される。一方、開弁時間Ｔｏが経過したときには、ステップＳ１１４に処理が移行する。

ステップＳ１１４では、電磁弁７４が閉弁される（図４の時刻ｔ２，ｔ４参照）。続いて、ステップＳ１１６では、開弁時間カウンタに基づいて、電磁弁７４のハード制約上の所定周期（時間）が経過したか否かについての判断が行われる。ここで、所定周期（時間）経過していない場合には、所定周期（時間）が経過するまで、本処理が繰り返して実行される。一方、所定周期（時間）が経過したときには、ステップＳ１１８に処理が移行する。

ステップＳ１１８では、開弁時間カウンタがリセット（ゼロがセット）される。そして、その後、本処理から一旦抜ける。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン１０の運転状態に基づいて（電磁弁７４の開弁条件が成立し）、電磁弁７４が開弁される際に、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値に基づいて、電磁弁７４の開弁周期、開弁時間、及び／又は、開弁量が制御される。そのため、空燃比の変動を抑えることができる運転状態では、積極的に電磁弁７４を開くことができ、かつ、その際に、空燃比の変動が大きくならないように、パージ配管７２を通してエンジン１０に吸い込ませる蒸発燃料の量を調節することができる。その結果、混合気の空燃比の変動を抑制しつつ、より早期に燃料タンク８０の内圧を下げることが可能となる。

本実施形態によれば、空燃比（Ａ／Ｆ）の変動値が所定値以上の場合に電磁弁７４の閉弁が禁止されるため、空燃比の変動が増大することを抑制することが可能となる。

本実施形態によれば、空燃比の変動値が所定値未満の場合には、空燃比の変動値が所定値以上の場合よりも、電磁弁７４の開弁周期が短くされるため、空燃比の変動を大きくすることなく、早期に燃料タンク８０の内圧を下げることが可能となる。

本実施形態によれば、燃料タンク８０の内圧、及びパージ配管７２を流れる（エンジン１０に吸い込まれる）蒸発燃料の流量（パージ流量）に基づいて、電磁弁７４の開弁時間が設定されるため、エンジン１０に吸い込ませる蒸発燃料の量を適切に調節することが可能となる。

本実施形態によれば、パージソレノイドバルブ７３が閉弁されているときに、電磁弁７４の開弁が禁止されるため、燃料タンク８０内に閉じ込められている蒸発燃料が、キャニスタ７０に吸着されることが防止される。よって、キャニスタ７０に吸着できなくなった蒸発燃料を環境に放出しなければならなくなったり、或いはキャニスタ７０の大型化が必要になったりすることを防止することが可能となる。

本実施形態によれば、燃料タンク８０の内圧が所定圧未満（例えば負圧）の場合に、電磁弁７４の開弁が禁止されるため、パージの要否を判断するとともに、蒸発燃料の逆流を防止することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、燃料タンク８０の内圧の変動値が所定値以上の場合に、電磁弁７４の開弁が禁止されるため、パージの要否をより適切に判断するとともに、蒸発燃料の逆流をより確実に防止することが可能となる。

本実施形態によれば、蒸発燃料の濃度が考慮されて、電磁弁７４の開弁周期、開弁時間、及び／又は、開弁量が調節されるため、より適切に空燃比の変動を抑制しつつ、早期に燃料タンク８０の内圧を下げることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、蒸発燃料の濃度を取得するためにＨＣセンサ８１を用いたが、ＨＣセンサ８１に代えて、例えば、蒸発燃料を実際にパージしたときの空燃比フィードバックの補正量から蒸発燃料の濃度を推定するようにしてもよい。また、例えば、燃料タンク８０の内圧、温度、燃料残量、及びタンク容量などに基づいて、演算により蒸発燃料の濃度を求めてもよい。

また、上記実施形態では、本発明を筒内噴射式のエンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、ポート噴射式のエンジンにも適用することができる。同様に、上記実施形態では、本発明をガソリンエンジン車に適応したが、本発明は、ＨＥＶ（ハイブリッド車）や、ＰＨＥＶ（プラグイン・ハイブリッド車）にも適用することができる。

１ 蒸発燃料処理装置
１０ エンジン
１９Ａ ＬＡＦセンサ
１９Ｂ Ｏ_２センサ
５０ ＥＣＵ
５１ ダイレクトパージ制御部
７０ キャニスタ
７１ 大気ポート
７２ パージ配管
７２ａ 第１パージ配管
７２ｂ 第２パージ配管
７３ 可変流量電磁弁（パージソレノイドバルブ）
７４ 電磁弁
７５ メカニカルリリーフバルブ
８０ 燃料タンク
８１ ＨＣセンサ
８２ タンク内圧センサ

Claims (8)

1. エンジンに供給される燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンク内の上部空間と前記エンジンの吸気系とを連通するパージ配管と、
   前記パージ配管に介装され、該パージ配管を開閉する電磁弁と、
   前記エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度に応じて、前記エンジンで燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記エンジンの運転状態に基づいて、前記電磁弁の開閉制御を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記電磁弁を開弁する際に、前記空燃比検出手段により検出された空燃比の変動値に基づいて、前記電磁弁の開弁周期、開弁時間、及び開弁量のうち、少なくともいずれか１つを制御することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 前記制御手段は、空燃比の変動値が所定値以上の場合に、前記電磁弁の開弁を禁止することを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記制御手段は、空燃比の変動値が所定値未満の場合には、空燃比の変動値が前記所定値以上の場合よりも、前記電磁弁の開弁周期を短くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記タンク内圧検出手段により検出された前記燃料タンク内の圧力、及び前記パージ配管を流れる蒸発燃料の流量に基づいて、前記電磁弁の開弁時間を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記パージ配管の前記電磁弁の下流側に介装され、蒸発燃料を吸着可能なキャニスタと、
   前記パージ配管の前記キャニスタの下流側に介装され、該パージ配管を開閉するパージソレノイドバルブと、を備え、
   前記制御手段は、前記パージソレノイドバルブが閉弁されているときには、前記電磁弁の開弁を禁止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理装置。
6. 前記制御手段は、前記燃料タンク内の圧力が所定圧未満の場合に、前記電磁弁の開弁を禁止することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理装置。
7. 前記制御手段は、燃料タンク内の圧力の変動値が所定値以上の場合に、前記電磁弁の開弁を禁止することを特徴とする請求項６に記載の蒸発燃料処理装置。
8. 前記燃料タンク内の蒸発燃料の濃度を取得する濃度取得手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記濃度取得手段により取得された蒸発燃料の濃度を考慮して、前記電磁弁の開弁周期、開弁時間、及び開弁量のうち、少なくともいずれか１つを調節することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理装置。
   

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